Lisa Randall me dit qu'elle pourrait avoir un indice sur le prochain grand mystère de la cosmologie.
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Nous déjeunons dans un restaurant de l'hôtel Charles, non loin de Harvard, où elle enseigne la physique théorique, avec des spécialités en physique des particules, en théorie des cordes, en mathématiques, en astrophysique et en cosmologie. Randall, une femme svelte âgée de 50 ans, rappelle celle d'une jeune Joan Didion, des années-lumière de conscience derrière ses yeux.
Elle est une professeure vedette des stars, une célébrité cosmologique et en partie seulement parce qu’elle est la première physicienne théoricienne à occuper un poste à Harvard. C’est vraiment sa conjecture à la fin des années 90 sur les «dimensions supplémentaires» de la théorie des cordes qui lui a valu une place de choix sur le terrain. Elle a attiré plus d'attention pour son explication de la quête du boson de Higgs et pour ses écrits ultérieurs essayant d'expliquer au reste de nous ce qu'elle fait et à quel point c'est excitant de le faire, tout récemment Knocking on Heaven's Door .
Et maintenant, elle pense que ses collègues de physique de Harvard et elle-même ont trouvé quelque chose de nouveau. Ce qui la passionne, c’est la «matière noire» qui, avec «l’énergie noire», constitue la grande majorité de l’univers connu. Selon les estimations actuelles, 70% de l'univers est constitué d'énergie noire et 26% de matière noire. Ce qui représente 96%. Ce qui signifie que ce que nous voyons et savons représente un maigre 4 pour cent.
Quatre pour cent! Les 96% invisibles maintiennent apparemment l'univers en équilibre gravitationnel, l'empêchant de s'effondrer sur lui-même ou de se dissiper dans un néant virtuel. Mais nous ne savons presque rien d'autre à ce sujet. Le problème est que les éléments sombres ne semblent pas interagir avec les 4% que nous connaissons de manière à nous donner une idée de leur nature.
Mais Randall pense avoir trouvé un indice. En fait, la veille de notre rencontre, elle a prononcé un discours lors d'une conférence à l'Association américaine pour l'avancement des sciences à Boston, au cours de laquelle elle a annoncé qu'elle avait peut-être trouvé des preuves de l'interaction de la matière noire avec notre sujet. Un développement potentiellement sensationnel pour les cosmologistes qui s’engagent tout à l’heure dans l’immensité inexplorée de l’univers de la matière noire.
Ça a commencé, me dit-elle, parce qu '"il y avait un signal que je voulais comprendre."
«Un signal de l'espace?» Lui ai-je demandé.
«Un signal d'un satellite qui pourrait voir au centre d'une galaxie.» Loin, très loin, près du cœur de la Voie Lactée, deux particules de matière noire infiniment petites auraient pu se heurter et se «détruire» l'une l'autre. Mais au lieu de ne laisser aucune trace, les signaux de l'annihilation ont traversé l'immensité de l'espace pour être détectés par le satellite de Fermi en orbite autour de la Terre. Si ces signaux sont validés, explique Randall, ils pourraient être le signe d'interactions de la matière noire - peut-être des premières empreintes lisibles de matière noire à être captées dans notre modeste royaume à 4%.
«Je sais très bien que le signal peut être faux», dit-elle, mais ce qui est important «est le processus consistant à essayer de créer un modèle qui le prédit. J'envisageais un modèle où il y avait des interactions pour la matière noire et me suis rendu compte qu'il s'agissait en réalité d'un tout autre scénario intéressant en soi et qui fonctionne mieux et qui pourrait conduire à un refroidissement d'une composante de la matière noire. ce qui le ferait s'effondrer dans le disque comme le font les baryons. ”
À ce stade, où «les baryons s'effondrent sur le disque», je suis totalement perdu, mais «l'essentiel», poursuit-elle, «est que c'est juste un scénario auquel personne n'a à peu près pensé. Les gens ont pensé à l'interaction de la matière noire, mais à l'interaction de toute la matière noire. Et [dans ce modèle], il est très contraint. »C’est un élément infinitésimal des 96% qui daignent interagir avec nos 4%, pauvres et pitoyables.
Le journaliste en moi a soudainement le sentiment que cela pourrait être un énorme scoop, un scoop cosmique - hier encore, le rideau a peut-être été levé sur une grande partie des 96% de l'univers pour lequel nous n'avions aucune idée. Mais l'abandon du programme de mathématiques en moi est un désespoir pour comprendre vraiment ce qu'elle me dit.
Heureusement, elle me montre une copie de ses notes pour son discours sur l'AAAS, intitulée «What Is Dark Matter?». Même si beaucoup de choses me restent obscures, cela donne une très bonne impression de sa voix quand elle parle à ses pairs. Attention, mais parfois exubérante. .
Voici quelques exemples:
- Il ne fait pas noir - c'est vraiment transparent!
J'espère le voir basé sur le fait qu'il soit un peu opaque.
- Parlez aujourd'hui… des alternatives au paradigme standard de WIMP.
Randall me dit que WIMP signifie «Particules massives faiblement interactives», le paradigme dominant de la matière noire jusqu'à présent.
- Pourquoi tout devrait être comme notre affaire?
Ce qui est mystérieux, c'est que l'énergie stockée dans la matière noire et la matière ordinaire est si semblable.
- Lampadaires expérimentaux: LHC.
(Le LHC est le grand collisionneur de hadrons, accélérateur de particules de plusieurs milliards de dollars situé à la frontière suisse, qui a mis en évidence une particule de Higgs - ou «quelque chose de plus élaboré», comme elle le dit dans la nouvelle préface de Heaven's Door, car elle croit qu'il en existe. Il existe certaines ambiguïtés dans la preuve selon laquelle Big Discovery était en réalité une particule de Higgs. Le LHC est maintenant dans le magasin, en train d'être modernisé pour produire des collisions de particules encore plus étonnantes, ce qui, at-elle dit, pourrait révéler d'autres anomalies. indiquer quelque chose sur la matière noire.
—Attente d'énergies plus élevées, plus d'intensité.
(Ne sommes-nous pas tous?)
- Je ne sais pas encore si ce lampadaire est dans la bonne région.
(Ce qui signifie non pas la Suisse mais l'infiniment petit super-subatomique.)
Maintenant voici son signal:
—La particule de matière noire frappe une autre particule de matière noire et s’annule.
—L'annihilation produit des particules de modèle standard [déjà découvertes de type 4%].
-Pas sombre!
Après cela, il y a une page en-tête, en lettres de presque pouce:
-Cela change tout!
Elle conclut avec ces lignes tordues:
—Je sais ce que tout le monde veut savoir, c'est quand verrons-nous de la matière noire.
—La réponse pourrait être plus tôt ou plus tard que nous le pensons!
Il semble assez certain que si cela se produit, si cela se produit de sitôt, Lisa Randall sera parmi les premiers à le savoir.
(Des rapports récents apparus depuis notre conversation suggèrent d'autres observations possibles de matière noire, mais Randall pense que son scénario d'interaction partielle est toujours saillant.)
***
Bien que le travail de Randall prenne ses pensées dans l’espace, il s’agit d’une autre dimension, l’espace intérieur, à laquelle elle donne la réponse la plus élaborée lors de notre déjeuner. Le sujet se rapproche de la fin, alors qu'elle lance un flacon de mon cordonnier aux bleuets. Je lui pose des questions sur la conscience humaine - la matière noire en nous -, à savoir si elle a réfléchi à la question esprit / cerveau: l’esprit est-il le produit du cerveau, toutes nos pensées sont-elles déterminées neurochimiquement (comme le disent les «matérialistes»), ou l'esprit n'est-il pas un esclave du cerveau physique, capable d'une certaine manière du libre arbitre (comme le pensent les «dualistes»)? Ou pouvons-nous jamais répondre à cette question? Le philosophe Colin McGinn s’appelle lui-même un «mystérieux», hommage au groupe de merveilles des années 1960 («96 Tears») Question Mark & The Mysterians parce qu’il pense que notre conscience ne sera jamais capable de comprendre le mystère de sa propre nature. .
Randall semble considérer l'argument de McGinn comme un défi: «Premièrement, je pense que c'est toujours une erreur de dire« jamais », car nous pourrons probablement en comprendre beaucoup plus, même si nous ne le comprenons pas au final. Deuxièmement, nous n’essayons pas de répondre à cette question depuis très longtemps. Nous comprenons beaucoup de choses que nous n'avions pas comprises auparavant. Et c'est terriblement difficile, parce que nous ne savons même pas ce que nous entendons par conscience. ”
Ce dont parle Randall quand elle parle de conscience est un continuum.
«Je pense qu'une des erreurs que nous commettons souvent est que nous considérons cela comme une chose binaire, comme si nous étions conscients ou pas conscients. Je pense qu'il y a un spectre de conscience et il est intéressant d'étudier cela - la différence entre une plante et un chien, la différence entre un chien et un bébé, entre un bébé et un humain légèrement plus âgé ... Je pense que c'est en quelque sorte un continuum. ”En regardant de cette façon, elle serait“ un bon début ”, dit-elle.
«Je serais ravi de vous voir assumer cela», dis-je.
"Ouais, peut-être que je prendrai ça après", répond-elle en riant - après avoir résolu la question des 96% de l'univers que nous ignorons.
Sa notion de continuum de conscience me rappelle une observation du grand réalisateur shakespearien Peter Brook. «Dire que quelqu'un est en vie ne suffit pas», a déclaré Brook. «Vous pouvez être vivant à un pour cent, vous pouvez être à vingt pour cent en vie. Avec Shakespeare, on a quelque chose d'extraordinaire: un homme non seulement vivant à cent pour cent, mais peut-être mille, voire dix mille, un million vivant. ”
C’est ce que nous trouvons si fascinant, si impressionnant pour les cosmologistes, les astrophysiciens, les génies mathématiques. Combien plus vivants à la nature de l'existence - aux vastes royaumes de dimensions supplémentaires - ils semblent l'être. A quoi ça doit ressembler? Excitant, effrayant, peut-être isolant, car il y a si peu d'humains sur la terre qui peuvent le comprendre et encore moins le partager.
Je demande à Randall quelle est la question de l’inspiration dans son travail. Elle a cité le grand poète russe Pouchkine: «La géométrie a aussi besoin d'inspiration que de poésie». Elle a ensuite inspiré le concept de «dimensions supplémentaires» qui a fait sa carrière. vieux pont en pierre sur la Charles River.
«Vous avez eu l'idée d'ajouter des dimensions supplémentaires sur ce pont?» Je lui ai demandé.
Elle refuse d'alimenter l'anecdote — il y a déjà beaucoup d'histoires célèbres d'eureka dans les annales de la physique — et elle dit simplement: “Eh bien, c'était une idée”, prononçant ce dernier mot d'une manière autodestructrice. Un aperçu ne signifie pas nécessairement une nouvelle vérité. Parfois, c'est juste une nouvelle façon de voir les choses. «La plupart du temps, lorsque nous travaillons, nous travaillons [à l'intérieur], élaborons des formules et parfois, nous n'y pensons pas comme le monde dans lequel vous vivez., «C’était juste amusant de penser que ces dimensions supplémentaires sont présentes.»
Des dimensions supplémentaires signifiant des domaines mathématiques au-delà des trois (ou quatre si vous comptez le temps - et vous devriez) que nous connaissons bien. La théorie des cordes compte maintenant au moins 11 dimensions. Au fur et à mesure que cela devenait plus complexe, cela devenait plus controversé. En fait, lors d'une de ses rares manifestations d'émotion lors de notre déjeuner, Randall m'a dit qu'elle en avait «marre que les gens lui demandent ce que dit Lee Smolin» à propos de la théorie des cordes. Smolin est un physicien théorique contrarié mais respecté qui soutient que les théories des cordes sont allées trop loin dans la construction de châteaux dans les airs. Randall protège ses dimensions supplémentaires.
Malgré son affection pour la citation de Pouchkine, elle me dit qu'elle n'aime pas penser que son travail est purement tiré par "l'inspiration". Elle appelle cela la pensée "du haut vers le bas": proposer un concept élevé puis essayer trouver des structures pour le supporter. Elle préfère la pensée de bas en haut. En effet, elle décrit sa méthode, avec une certaine humilité, comme une simple «solution de puzzle» et en trouve la meilleure métaphore dans son sport favori, l'escalade.
«Tu es dehors. C'est beau », dit-elle, « il est concentré sur un problème intéressant… et vous vous levez quelque part. »Déterminer quel sentier en falaise sera fructueux et qui mènera à une fin mortelle ou périlleuse - et puis le faire. Avec tous les risques et les dangers que cela comporte. (Elle a eu une «mauvaise chute» en Grèce il n'y a pas si longtemps, a-t-elle déclaré.) Elle adopte la même approche étape par étape dans son travail. En conséquence, elle est moins férue de termes scientifiques romantiques tels que «beauté» et «élégance». «Je ne pense pas que« la vérité est la beauté »ou que« la beauté est la vérité », dit-elle. «Je préfère ce qui marche, moins élégant qu'économique», si ce n'est la distance la plus courte entre deux points, le moyen le plus simple de s'y rendre.
Même pour un étranger, il est évident que Randall ne se contente pas de faire de la science importante, elle fait aussi quelque chose de très courageux dans la culture de la science. Dans son discours, elle aborde le plus grand mystère de l'univers et dit à la communauté scientifique, essentiellement masculine, qui avait privilégié le modèle WIMP, qu'elle risquait de ne pas suivre son cours. Il faut éviter de penser à Nancy Drew contre les Hardy Boys.
Vous saviez que nous devions parler de genre à un moment donné, n'est-ce pas?
Harvard était à l’origine de la guerre des genres et de la science il y a plusieurs années lorsque Larry Summers, alors président de l’université, a laissé entendre de façon incendiaire que si peu de femmes occupaient le sommet des professions de maths et de sciences juste pas aussi adapté pour la science et les mathématiques. Avec l'implication qu'il ne s'agissait pas d'un conditionnement culturel, mais d'un câblage cérébral génétique.
«Vous avez probablement répondu à cette question un million de fois», dis-je à Randall, «mais laissez-moi vous poser une question différente: ne vous demandez pas si les femmes sont meilleures ou pires, mais s'il existe une différence dans la manière dont les femmes perçoivent les questions scientifiques. ”
«Ce que je vais dire, c'est que, probablement, culturellement, les femmes sont traitées différemment, ce qui signifie que je pense que vous êtes plus critiqué, vous devez écouter un peu plus, vous devez vous justifier. Donc, je pense qu'il y a des façons de travailler plus fort. Je peux être un bon auditeur. Je peux poser les bonnes questions souvent. Souvent, vous n'êtes pas tout à fait à la maison, vous voyez les choses un peu différemment.
«Cela pourrait être une bonne chose et une mauvaise chose, non? Vous voyez des choses un peu comme lorsque des étrangers arrivent dans un nouveau pays, voyez les choses un peu différemment. ”
Entendre des signaux que les autres ne ...
"Et, vous savez, j'ai grandi à peu près dans le même monde, à peu près dans les mêmes classes [que les pairs masculins], mais vous avez une expérience légèrement différente ..."
L'accent mis sur la science est mal placé, dit-elle, dans la discussion sur le genre. «Cela fait partie d'un problème plus important concernant les femmes dans la société et je pense que [mettre l'accent sur la science], c'est comme essayer de résoudre le problème d'un arbre mourant en regardant une petite racine quelque part."
***
Depuis les extrémités de l’univers jusqu’à la fin de l’univers: en parlant à Randall, je me suis souvenu de Woody Allen dans Stardust Memories, déplorant que l’univers se termine lorsque toute matière «se désintègre» après des milliards d’années. Son implication sombre - qui reste un sujet de débat contemporain parmi les physiciens et les philosophes - est que le cosmos n’a pas d’objectif ultime, pas de «téléologie», c’est donc l’intérêt de tous de chercher à créer un sens durable lorsque rien ne dure. Joyeux, non?
J'étais heureux d'avoir eu l'occasion de demander à l'un des plus grands cosmologues du monde son point de vue sur tout cela: "Comment pensez-vous que l'univers va se terminer?" Lui ai-je demandé.
«Compte tenu des énergies que nous connaissons et de la matière dont nous sommes au courant», dit-elle, «elle ne fera que continuer à se développer et les éléments existants formeront éventuellement des trous noirs et finiront par rayonner et se développeront finalement dans le néant dilué. C'est une hypothèse. C'est intéressant, dit-elle, c'est là que tout se passe pour le moment.
Ce n’est pas tout à fait différent des peurs de Woody, même sans la moindre angoisse de Woody Allen. Plutôt une sorte d'équanimité cosmique. Mais cela ne veut pas dire que Randall est incapable de joie, d’exprimer ce que c’est de ressentir le frisson de la conscience cosmique. Quand je dis que je suis consterné par notre ignorance de 96% de l'univers, après l'avoir étudié pendant tout ce temps, elle a un autre point de vue: «J'imagine que j'y pense différemment», dit-elle. «Je pense que je trouve incroyable que nous en sachions autant que nous. Nous sommes juste des gens coincés sur cette planète au milieu du système solaire. C'est incroyable à quel point nous avons calculé. Et pourquoi tout devrait-il être si semblable à nous pour que nous puissions le comprendre? Même si quelque chose de simple consiste à savoir à quoi ressemblera la vie des plantes en Afrique, il est difficile de le faire à moins d'y arriver réellement. Nous sommes donc à cet endroit et c'est incroyable de voir combien nous avons calculé »à propos des lieux: l'espace lointain - nous n'avons pas été et ne pourrons jamais y aller.
C'est ce sens de la perspective - de différentes dimensions - qui impressionne chez quelqu'un comme Randall. Vous pouvez donc imaginer le frisson de la découverte (non scientifique) que j'ai ressentie lorsque je lui ai trouvé une nouvelle dimension - dans le livret d'un opéra qu'elle avait écrit. Oui, Lisa Randall a écrit un opéra, intitulé Hypermusic: Prologue, à l'invitation de Hèctor Parra, alors professeur de composition électroacoustique au Conservatoire de musique d'Aragon en Espagne. L'opéra a été joué pour la première fois au Centre Pompidou à Paris puis à Barcelone et, dans des extraits, au Guggenheim de New York.
Il incorpore des passages de ses livres ainsi que des paroles originales et il est très avant-gardiste, mais, simultanément, passionné presque choquant d'une manière très désuète.
Voici quelques instants:
La soprano, la figure de Lisa Randall, entre dans «AVION 1», se demandant:
—Ce paysage ...?
Cette étape pour notre être?
Où est-ce?
Où finit-il?
Les structures soutiennent l'existence
Puis-je les trouver?
[Ou sont-ils]
Des énigmes que je ne décrypterai jamais d'ici.
Ce qui est suivi par l'expression nue de:
-Angoisse
Distorsion.
Agonie.
(Vous devez imaginer ces mots dramatisés par une soprano d'opéra.)
Mais dans «AVION III: LA CRAINTE ET L'ESPOIR», la conjecture sur les dimensions supplémentaires change les choses:
—Cette étape — une nouvelle dimension—
m'excite
au-delà de tout ce que j'ai jamais ressenti.
Puis, tout à coup, dans «Plan IVA», les choses se gâtent un peu ...
—J'entre dans la cinquième dimension ...
-Espace
et le temps
sont en vie!
—Je vois plus—
Toute l'étendue de notre univers ... !!
Il y a plus, mais je vais laisser le texte de l'opéra avec ses deux points d'exclamation.
Elle termine PLANE V avec:
- Comment puis-je partager cela avec vous?
Et d'une certaine manière, sous la forme d'opéra, elle a trouvé un moyen de partager les émotions de l'opéra, son sens de l'émerveillement et de l'émerveillement devant l'expérience du cosmos. Les dimensions supplémentaires dans son esprit. Randall ne peut pas nous amener à son niveau de visionnaire, mais elle peut nous donner une idée de combien il est passionnant, effrayant et gratifiant d’avoir de telles visions. Pour être, disons, mille pour cent en vie.
